中大新聞網(wǎng)訊（通訊員盧建國(guó)）脊椎動(dòng)物進(jìn)化中的基因復(fù)制事件普遍存在，它們?cè)讷@得新基因和新性狀方面發(fā)揮著重要作用。而全基因組復(fù)制（WGD）可以通過(guò)增加基因組的靈活性和復(fù)雜性為自然選擇提供重要原料，是基因復(fù)制的重要來(lái)源之一。此外，WGD也是脊椎動(dòng)物進(jìn)化的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)物種，特別是具有復(fù)雜WGD模式的魚(yú)類(lèi)物種多樣性有很大貢獻(xiàn)（圖1）。
圖1 魚(yú)類(lèi)脊椎動(dòng)物種類(lèi)及其基因組復(fù)制格局
近年來(lái)，測(cè)序和組裝技術(shù)的進(jìn)步使得魚(yú)類(lèi)物種的全基因組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。近5年來(lái)（2017-2021），NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中的真骨下綱 (Teleostei) 魚(yú)類(lèi)的基因組裝配（Assembly）數(shù)量已從136個(gè)增長(zhǎng)到1455個(gè)，增幅近970%。在數(shù)據(jù)大爆發(fā)的背景下，現(xiàn)有的分析工具和平臺(tái)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足研究者日益增長(zhǎng)的魚(yú)類(lèi)基因組和多倍體化的分析需求。
最近，中山大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院盧建國(guó)副教授研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了基因-基因組共線(xiàn)性和WGD研究DupScan數(shù)據(jù)庫(kù)和一站式分析平臺(tái)(https://dupscan.sysumeg.com/)。該數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)整合106個(gè)染色體高質(zhì)量基因組，實(shí)現(xiàn)了基因和基因組尺度的共線(xiàn)性區(qū)域的可視化分析。此外，DupScan還搭載了全基因組瀏覽器和BLAST功能基因染色體定位，支持包括VGD2（Vertebrate Genome Duplication2）、Ars3R（Acipenser ruthenus specific 3R）、Pss3R（Polyodon-spathula specific 3R）、Ts3R（Teleost specific 3R）、Ss4R（Salmon specific 4R）以及Cs4R（Comon carp specific 4R）等共5類(lèi)WGD事件分析。用戶(hù)可以使用該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)106種全基因組序列的共線(xiàn)性和WGD模式在線(xiàn)分析和預(yù)測(cè)，為60,000多種世界脊椎動(dòng)物基因組復(fù)制格局提供了高效的在線(xiàn)分析工具（圖2）。
圖2 DupScan數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)與核心功能
所建立的DupScan庫(kù)具有數(shù)據(jù)規(guī)模大、質(zhì)量高、便捷性和可拓展性好等特點(diǎn)，它不僅可服務(wù)于脊椎動(dòng)物基因組進(jìn)化和全基因組復(fù)制事件研究，而且也可廣泛應(yīng)用于其他涉及脊椎動(dòng)物基因組，如染色體結(jié)構(gòu)變異、同源區(qū)域（基因）查找、基因家族預(yù)測(cè)、基因組瀏覽以及KaKs/4DTV查詢(xún)等工作。同時(shí)，DupScan數(shù)據(jù)庫(kù)不僅可以加深我們對(duì)生物進(jìn)化驅(qū)動(dòng)力、倍性與生物性狀之間以及基因拷貝數(shù)與競(jìng)爭(zhēng)力之間的關(guān)系等方面的理解，還可以為經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)分子遺傳育種和品種培育工作提供重要數(shù)據(jù)平臺(tái)。
以上研究成果于2022年8月10日發(fā)表在期刊Nucleic Acids Research，題目為“DupScan: Predicting and visualizing vertebrate genome duplication database”，中山大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院盧建國(guó)副教授為論文第一作者和通訊作者，碩士研究生黃沛霖為第二作者，南開(kāi)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院劉健教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海）創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目的支持。
